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  <title>初识jvm内存模型 | vlsion'手记</title>
  








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          <h1 class="post-title" itemprop="name headline">初识jvm内存模型</h1>
        

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    <div class="post-body" itemprop="articleBody">

      
      

      
        <p>摘要：</p>
<p>日常开发过程中，经常会碰到俩种错误：1，stackoverflowerror 2，outofmemoryerror 一般碰到这种错误的时候都会很迷茫，一般都会将不合理递归函数改一下，又或者将jvm的内存设置大一点，但是这么做不知道到底是不是最优方法，下面我们或粗略或详细的看一下引发这俩种错误的根本原因，下次碰到这些错误的时候就不会显得手足无措了。<br>    <a id="more"></a></p>
<h3 id="计算机内存模型与jvm内存模型"><a href="#计算机内存模型与jvm内存模型" class="headerlink" title="计算机内存模型与jvm内存模型"></a>计算机内存模型与jvm内存模型</h3><p>jvm内存模型其实和计算机设计是大致相同的。在计算机运行的过程中，cpu跟内存的交互是最频繁的，但是计算机cpu的发展非常迅速，对于内存的读取速度已经远远赶不上cpu的速度,所以现在各厂商在cpu上增加了高速缓存。</p>
<blockquote>
<p><strong>每个cpu上的高速缓存分为L1，L2，L3，但是主内存只有一个。</strong><br><strong>cpu读取一个数据时，首先从一级缓存中查找，如果没有找到再从二级缓存中查找，如果还是没有就从三级缓存或内存中查找，每个cpu有且只有一套自己的缓存。</strong></p>
</blockquote>
<p>cpu的这种内存模型带来了一个问题，在多线程情况下，如果涉及到同一个内存区域，那么怎样保持<strong>缓存的一致性</strong>这里采用的是各处理器都遵守一种协议，来解决这个问题。具体的协议在此不细说（其实是因为我也不太清楚）。</p>
<p>java程序的内存分配是在jvm虚拟机内存分配机制下完成的。java内存模型就是一种符合内存规范的，屏蔽了各硬件和操作系统之间差异的，保证java程序能在各种平台下都能效果一致的规范和机制。</p>
<h3 id="java的内存区域"><a href="#java的内存区域" class="headerlink" title="java的内存区域"></a>java的内存区域</h3><p>根据java虚拟机规范，java虚拟机管理的内存可以分为五大部分：</p>
<ul>
<li>程序计数器<br>程序计数器在内存中占用很小的一块区域，可以理解为当前线程运行的行号指示器。属于线程私有。这里解释一下，当电脑有多核时，一个可执行代码可能有多个指令，为了每次线程的切换都会恢复到正确的执行位置，所以每个线程都有独立的程序计数器，之间互不影响。<strong>这一块的内存区域是不会出现内存溢出错误的。</strong></li>
</ul>
<hr>
<ul>
<li>java栈（stack）</li>
</ul>
<p>java栈也是线程私有。java程序运行时，每个方法被执行时都会在java栈中创建一个栈帧，每个栈帧中包含：局部变量表（也是我们常说的栈），操作栈，动态链接，方法出口等信息。方法被调用的过程就对应了栈帧在虚拟机中入栈和出栈的过程。（先进后出）。</p>
<p>栈帧用来存储数据和部分运行过程结果的数据结构。</p>
<p>注意，栈帧的大小是在编译期确定的，不随运行期数据影响。由于这个原因，才会出现开头说的俩个错误：</p>
<blockquote>
<p>1，stackoverflowerror：线程请求深度大于虚拟机所允许的<br>2，outofmemoryerror ：虚拟机栈大小可以动态拓展，当动态拓展申请不到足够的空间时，就会抛出这个错误。</p>
</blockquote>
<p>栈帧中局部变量表（通常我们说的栈）：是一片连续的内存空间，用来存放方法的从参数，包含java8大基本数据类型和对象引用数据类型，以及returnAddress类型。最小的局部变量表空间是slot，具体大小虚拟机没有指定，但是double和long这种64位的占用2个slot，其他占一个。</p>
<p>对象引用：它是指向对象起始位的指针，也可能是指向对象的句柄，还有可能是其他的与对象有关的信息。</p>
<p>returnAddress：是指向一条指令的地址。</p>
<hr>
<ul>
<li>本地方法栈</li>
</ul>
<p>本地方法栈作用与java栈非常相似，区别是：java栈执行的是java方法服务，而本地方法栈执行的是为虚拟机服务的native方法，就是虚拟机底层实现的服务，jdk安装目录下有很多c编写的文件，可能就是native调用的c代码。</p>
<hr>
<ul>
<li>堆（heap）</li>
</ul>
<p>堆是java虚拟机内存上最大的内存区域，因为它存放的对象是线程共享的，所以java在多线程编程下需要同步机制。</p>
<p>java虚拟机规范是这样描述它的：所有对象的实例和数据都在堆上面分配内存。随着JIT（编译器）的发展（即时编译：可以将java字节码直接转换成发送服务器处理的程序）以及逃逸技术（分析实例变量是否要堆中分配，不在堆中分配可以直接在栈中分配，这样对象的指针可以全局被引用，或者其他线程共享）成熟。这种说话也不是那么绝对，但是大部分是这样的。</p>
<p>根据虚拟机规范，Java堆可以存在物理上不连续的内存空间，就像磁盘空间只要逻辑是连续的即可。它的内存大小可以设为固定大小，也可以扩展。</p>
<p>当前主流的虚拟机如HotPot都能按扩展实现(通过设置 -Xmx和-Xms)，如果堆中没有内存内存完成实例分配，而且堆无法扩展将报OOM错误(OutOfMemoryError)</p>
<hr>
<ul>
<li>方法区</li>
</ul>
<p>也是线程共享的，用来存储已经被虚拟机加载过的类信息，常量，静态变量。example：被static修饰的变量加载类的时候就被加载到方法区中。</p>
<p>方法区中还有运行常量池：class文件中除了有类的字段，接口，方法等信息，还有编译期生成的各种字面量和符号引用等信息。</p>
<p>可通过 -XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区大小。</p>
<p>在jdk1.6及以前，方法区是被放在永久代的，因为没有强制方法区必须实现回收，hotspot虚拟机用永久代实现方法区，jvm的垃圾回收器可以像管理堆区一样管理这部分区域，从而不会专门为此区域设计垃圾回收机制，但是从jdk1.7之后这部分就从永久代移除了。也开始逐步废弃永久代了，jdk1.8开始废弃了永久代，改为元空间</p>
<hr>
<h3 id="GC"><a href="#GC" class="headerlink" title="GC"></a>GC</h3><p>对象的内存分配在java虚拟机的自动内存分配机制下，一般不容易出现内存泄漏问题。但是写代码难免会遇到一些特殊情况，比如OOM神马的。。尽管虚拟机内存的动态分配与内存回收技术很成熟，可万一出现了这样那样的内存溢出问题，那么将难以定位错误的原因所在所以了解一下gc是有必要的。</p>
<p>我们带着三个问题来看一下：</p>
<p>1.哪些内存要回收</p>
<p>2.什么时候回收</p>
<p>3.怎么回收</p>
<p>上面讲到jvm的内存空间有五大类，其中 程序计数器，java栈，虚拟机栈这些都是线程私有的，随着线程生而生，线程亡而亡。但是堆，和方法区不一样，方法区存放的是类加载的信息，但是一个接口有多个实现类其需要的内存也不一样，还有在运行期才知道那个方法创建了多少内存需要多少，这部分回收和创建都是动态的，正式gc关注的。</p>
<p>为了高效的回收jvm将堆分成了三个区域</p>
<blockquote>
<p>新生代：NewSize和MaxNewSize分别可以控制年轻代的初始大小和最大的大小<br>老年代：<br>永久代：jdk1.8以后采用元空间，它就不在堆中了。</p>
</blockquote>
<p>三大收集算法</p>
<p>1.标记/清除算法【最基础】<br>2.复制算法<br>3.标记/整理算法<br>jvm采用<code>分代收集算法</code>对不同区域采用不同的回收算法。</p>
<p>如果说垃圾回收算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是具体实现。jvm会结合针对不同的场景及用户的配置使用不同的收集器。<br>年轻代收集器<br>Serial、ParNew、Parallel Scavenge<br>老年代收集器<br>Serial Old、Parallel Old、CMS收集器<br>特殊收集器<br>G1收集器[新型，不在年轻、老年代范畴内]</p>
<p>查看gc日志<br>jvm自带了查看日志工具，终端里输入jconsole就会出现jdk自带的gui监控工具<br>还有阿里的arthas</p>

      
    </div>
    
    
    

    

    

    

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                <i class="fa fa-chevron-left"></i> 高效插件之Cloud Toolkit的介绍
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              <div class="post-toc-content"><ol class="nav"><li class="nav-item nav-level-3"><a class="nav-link" href="#计算机内存模型与jvm内存模型"><span class="nav-number">1.</span> <span class="nav-text">计算机内存模型与jvm内存模型</span></a></li><li class="nav-item nav-level-3"><a class="nav-link" href="#java的内存区域"><span class="nav-number">2.</span> <span class="nav-text">java的内存区域</span></a></li><li class="nav-item nav-level-3"><a class="nav-link" href="#GC"><span class="nav-number">3.</span> <span class="nav-text">GC</span></a></li></ol></div>
            

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        <div class="copyright">&copy; <span itemprop="copyrightYear">2020</span>
  <span class="with-love">
    <i class="fa fa-user"></i>
  </span>
  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">vlsion_</span>

  
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  <div class="powered-by">由 <a class="theme-link" target="_blank" href="https://hexo.io">Hexo</a> 强力驱动</div>



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  if (Object.prototype.toString.call(window.Promise) !== '[object Function]') {
    window.Promise = null;
  }
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    var GUEST = ['nick','mail','link'];
    var guest = 'nick,mail,link';
    guest = guest.split(',').filter(item=>{
      return GUEST.indexOf(item)>-1;
    });
    new Valine({
        el: '#comments' ,
        verify: false,
        notify: false,
        appId: '9mmqXgbwBLayRV0R9zW2iCxe-gzGzoHsz',
        appKey: 'U0JFc0fpsnrOvTdgoBKRSXwz',
        placeholder: 'Just go go',
        avatar:'mm',
        guest_info:guest,
        pageSize:'10' || 10,
    });
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  <script>
    function showTime(Counter) {
      var query = new AV.Query(Counter);
      var entries = [];
      var $visitors = $(".leancloud_visitors");

      $visitors.each(function () {
        entries.push( $(this).attr("id").trim() );
      });

      query.containedIn('url', entries);
      query.find()
        .done(function (results) {
          var COUNT_CONTAINER_REF = '.leancloud-visitors-count';

          if (results.length === 0) {
            $visitors.find(COUNT_CONTAINER_REF).text(0);
            return;
          }

          for (var i = 0; i < results.length; i++) {
            var item = results[i];
            var url = item.get('url');
            var time = item.get('time');
            var element = document.getElementById(url);

            $(element).find(COUNT_CONTAINER_REF).text(time);
          }
          for(var i = 0; i < entries.length; i++) {
            var url = entries[i];
            var element = document.getElementById(url);
            var countSpan = $(element).find(COUNT_CONTAINER_REF);
            if( countSpan.text() == '') {
              countSpan.text(0);
            }
          }
        })
        .fail(function (object, error) {
          console.log("Error: " + error.code + " " + error.message);
        });
    }

    function addCount(Counter) {
      var $visitors = $(".leancloud_visitors");
      var url = $visitors.attr('id').trim();
      var title = $visitors.attr('data-flag-title').trim();
      var query = new AV.Query(Counter);

      query.equalTo("url", url);
      query.find({
        success: function(results) {
          if (results.length > 0) {
            var counter = results[0];
            counter.fetchWhenSave(true);
            counter.increment("time");
            counter.save(null, {
              success: function(counter) {
                var $element = $(document.getElementById(url));
                $element.find('.leancloud-visitors-count').text(counter.get('time'));
              },
              error: function(counter, error) {
                console.log('Failed to save Visitor num, with error message: ' + error.message);
              }
            });
          } else {
            var newcounter = new Counter();
            /* Set ACL */
            var acl = new AV.ACL();
            acl.setPublicReadAccess(true);
            acl.setPublicWriteAccess(true);
            newcounter.setACL(acl);
            /* End Set ACL */
            newcounter.set("title", title);
            newcounter.set("url", url);
            newcounter.set("time", 1);
            newcounter.save(null, {
              success: function(newcounter) {
                var $element = $(document.getElementById(url));
                $element.find('.leancloud-visitors-count').text(newcounter.get('time'));
              },
              error: function(newcounter, error) {
                console.log('Failed to create');
              }
            });
          }
        },
        error: function(error) {
          console.log('Error:' + error.code + " " + error.message);
        }
      });
    }

    $(function() {
      var Counter = AV.Object.extend("Counter");
      if ($('.leancloud_visitors').length == 1) {
        addCount(Counter);
      } else if ($('.post-title-link').length > 1) {
        showTime(Counter);
      }
    });
  </script>



  

  

  
  

  

  

  

</body>
</html>
